Temperatura crítica

Se denomina temperatura crítica a la temperatura límite por encima de la cual un gas miscible no puede ser licuado por compresión. Por encima de esta temperatura no es posible condensar un gas aumentando la presión. A esta temperatura crítica, si además tenemos una presión crítica (la presión de vapor del líquido a esta temperatura), nos encontraremos en el punto crítico de la sustancia.

La temperatura crítica es característica de cada sustancia. Las sustancias a temperaturas superiores de la crítica tienen un estado de agregación tipo gas, que tiene un comportamiento muy parecido al de un gas ideal.

Uso en superconductividad

Relación entre las temperaturas críticas y campos magnéticos críticos en el cero absoluto para 24 superconductores de baja temperatura.[1] [2]

En superconductividad es la temperatura Tc a partir de la cual, si se sigue enfriando la sustancia, el material se vuelve superconductor; es decir, deja de tener resistencia eléctrica alguna.

Por lo general está relacionada con el campo magnético crítico Hc(T). Debido a ello se podría decir que la temperatura crítica va siendo cada vez inferior según aumenta el campo magnético crítico. Sin embargo, para evitar cierto grado de confusión, se suele tomar la temperatura crítica como una constante que depende del material (y que es igual a la temperatura a la que se produce el cambio de fase en ausencia de campo magnético), tomándose el campo magnético crítico como una función dependiente de la temperatura.

En el caso de los superconductores de tipo II se pueden considerar dos temperaturas críticas: Tc1 y Tc2, tales que Tc1 < Tc2. La muestra se halla en estado superconductor cuando está a una temperatura T < Tc1, y en estado normal cuando su temperatura es T > Tc2. Si la temperatura está entre ambas temperaturas críticas, el material se encuentra en un estado intermedio (también conocido como estado mixto) en el que conviven electrones en estado superconductor y electrones en estado normal.

Como se puede observar en la gráfica, hay una cierta correlación entre la temperatura crítica y el campo magnético crítico en el cero absoluto, de modo que cuando la Tc es baja, el Hc(T) también es bajo, y viceversa.

He aquí la temperatura crítica de algunos superconductores[3] (por definición, en ausencia de campo magnético, como se explica más arriba) en orden descendente:

Sustancia Tc (K) estructura cristalina
YBCO (YBa2Cu3O7) variable, máximo: 95 K[4] cúbica - estructura de perovskita
Diboruro de magnesio (MgB2) 39[5] hexagonal - estructura del grafito
Plomo (Pb) 7.196 cúbica centrada en las caras
Lantano (La) 4.88 hexagonal
Tantalio (Ta) 4.47 cúbica centrada en el cuerpo
Mercurio (Hg) 4.15 romboédrico
Estaño (Sn) 3.72 tetragonal
Indio (In) 3.41 tetragonal

Véase también

Referencias

  1. Kittel, Charles (1996). Wiley. ed. Introduction to Solid State Physics (7ª Edición edición). pp. capítulo 12. 
  2. Dr. Rod Nave. «Superconductivity Transition Temperatures and Critical Fields» (en inglés). Consultado el 19 de mayo de 2008.
  3. Tomados de superconductors.org salvo que se indique lo contrario; accedido el 21 de mayo de 2008.
  4. N. N. Greenwood y A. Earnshaw (1997). Chemistry of the Elements. Butterworth-Heinemann. ISBN 0750633654 (pbk.). 
  5. J Nagamatsu, N Nakagawa, T Muranaka, Y Zenitani y J Akimitsu (1 de marzo de 2001). «Superconductivity at 39 K in magnesium diboride». Nature 410:  pp. 63-64. doi:10.1038/35065039. 

Wikimedia foundation. 2010.

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